Расчёт параметров электроразведочных установок в методе ВП.

1. Необходимо выбрать тип и размеры электроразведочной установки, т.е. определить АВ, MN и K.

2. Рассчитаем требуемую силу поляризующего тока в цепи АВ

ηк*ρк

где К – коэффициент установки, м; ∆U_min – минимально допустимое значение ∆U_вп, замеряемое между электродами M и N, мВ; Е – средний уровень помех от теллурических (ТТ) иблуждающих токов (0,1-0,5 мВ), зависящий от близости промышленных установок, электрифицированных ж/д, интенсивности ТТ и т.п.; ρ_к – ожидаемое кажущееся удельное сопротивление, Ом∙м; η_к – ожидаемая кажущееся поляризуемость, отн. ед.

3. Рассчитаем число стержневых электродов в заземлении А и В. Известно, что стабильность поляризующего тока поддерживается при его плотности не более десятых долей миллиампера на 1 см² поверхности электродов. Лишь в местностях с влажным верхним слоем можно увеличивать ток на каждый электрод до 0,5 А.

Число стержневых электродов на каждое заземление А и В рассчитаем по формуле:

n .

1. Вычислим переходное сопротивление отдельного стержневого электрода:

,

где ρ_г.п – удельное сопротивление пород, контактирующих с электродом (сопротивление почвенно-растительного слоя), Ом∙м; α – длина заземлённой части электрода; b – радиус электрода, м.

1. Рассчитаем переходное сопротивление заземлений: R_A и R_B, Ом.

.

1. Рассчитаем полное сопротивление питающей цепи R_AB, Ом.

,

где R_пр – сопротивление проводов, Ом/км (см. табл. 2); R_БАТ – внутреннее сопротивление источника тока (батареи), Ом (можно пренебрегать).

7. Исходя из силы поляризующего тока (I_пол) и полного сопротивления цепи АВ (R_АВ), определим параметры источника тока – напряжение и мощность:

U = , ,

где U – напряжение источника тока, В; Р – мощность источника тока, Вт. На основании полученных расчётов должны быть подобраны соответствующие аппаратура, провода, кабели и заземлители для питающей и приёмной линий.

Задания.

1.1.Рассчитать силу поляризующего тока, число стержневых электродов и требуемые параметры источника тока при работе методом ВП симметричной установкой, если АВ = 2000 м, MN = 20 м, η = 2%, ρ_к = 2000 Ом∙м, ∆U_{ВП min} = 0.5 мВ, R_АВ = 150 Ом. По рассчитанным данным выбрать необходимую аппаратуру.

1.2. АВ = 500 м; MN = 50 м; η_к = 4%; ρ_к = 800 Ом∙м

1.3. АВ = 120 м; MN = 20 м; η_к = 1,5%; ρ_к = 250 Ом∙м

1.4. АВ = 300 м; MN = 50 м; η_к = 12%; ρ_к = 50 Ом∙м

1.5. АВ = 150 м; MN = 25 м; η_к = 3%; ρ_к = 300 Ом∙м

1.6. АВ = 200 м; MN = 50 м; η_к = 2%; ρ_к = 600 Ом∙м

2.1. Рассчитать силу поляризующего тока, число стержневых электродов и требуемые параметры источника тока для тех же установок, что и в задании 3, но взять ∆U_{ВП min} = 0.5 мВ, сопротивление одного стержневого электрода R_э = 200 Ом. Согласно расчётам выбрать станции ВП.

3.1. Определить параметры источника поляризующего тока для работы установками АВ = 800 м; MN = 20 м; η_к = 5%; ρ_к = 400 Ом∙м, а также конструкцию А и В, если сопротивление одного стержневого электрода ρ_э = 600 Ом∙м.

3.2. АВ = 400 м; MN = 100 м; η_к = 4%; ρ_к = 650 Ом∙м

3.3. АВ = 180 м; MN = 20 м; η_к = 10%; ρ_к = 400 Ом∙м

3.4. АВ = 240 м; MN = 50 м; η_к = 2%; ρ_к = 500 Ом∙м

3.5. АВ = 600 м; MN = 100 м; η_к = 5%; ρ_к = 50 Ом∙м

3.6. АВ = 350 м; MN = 50 м; η_к = 8%; ρ_к = 150 Ом∙м

4. Метод заряженного тела (МЗТ)

Метод заряда применяется на этапах поисково-разведочных работ, если разведываемый объект обладает повышенной удельной электропроводностью по сравнению с вмещающей средой. Метод позволяет оценить: размеры объекта исследований, элементы залегания, элементы сланцеватости (слоистости), определить наличие связи между отдельными рудопроявлениями, вскрытыми разными выработками (корреляция рудных подсечений по буровым скважинам), проводить поиски новых рудных тел в соседстве со скрытыми, выделять аномалии от незаряженных проводников, определять скорость и направление течения подземных вод и т.п.

Сущность метода заключается в том, что один из полюсов источника электрического тока заземляют непосредственно в рудном теле, а второй относят на достаточно большое расстояние, чтобы влиянием его можно было пренебречь. Если при этом наблюдать электромагнитное поле, то по характеру его можно сделать некоторые заключения о размерах, форме и положении изучаемого тела. Работы по МЗТ проводятся как в крупных (обычно 1:10000 и крупнее), так и в мелких масштабах (метод мелкомасштабного (глубинного) заряда с целью изучения флангов и глубоких горизонтов рудных полей). Метод заряда различается по типу источника поля (переменный и постоянный ток) и по способу измерения параметров поля (съёмка эквипотенциальных линий (в основном при разведке изомерных тел), съёмка градиента потенциала (при разведке вытянутых, крутопадающих жил и пластов), измерение горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля.

В методе заряда используется та же аппаратура и оборудование, что и в методе сопротивлений и вызванной поляризации: ЭСК-1, АЭ-72,ИКС, АНЧ-3, ЭВТ-203, СВП-74 и др.

4.1. Расчёт параметров электроразведочных установок в методе заряженного тела.

1. Сила тока в линии АВ определяется исходя из требования, чтобы не менее чем в 10 раз превышала уровень помех и чувствительность аппаратуры. Оценку можно сделать, рассматривая приближённо поле заряженного тела на поверхности земли, как поле точечного источника А, расположенного в его центре:

где I _AB – сила тока в цепи АВ в амперах; ρ_к – ожидаемое сопротивление, Ом∙м. Принимая, что ∆U_min ≥ 10 мВ, найдём

2. Чтобы обеспечить протекание тока в линии АВ требуемой силы при заданном максимальном напряжении генератора (U_max), как правило, требуется сделать сопротивление, R_AB достаточно низким, а оно слагается из трёх частей:

R_T – переходного сопротивления заряженного тела;

R_пр – сопротивления проводов питающей линии;

R_B – переходного сопротивления удалённого заземления В.

R_T может быть оценено по формуле где 0,8 ≤ α ≤ 1 – коэффициент формы тела; S – площадь полной поверхности тела; ρ_к – удельное сопротивление тела.

Величина R_T не подается регулированию и, как правило, достаточно мало – десятых доли-единицы Ом.

R_пр – зависит от их марки и длины линии АВ (см. табл. 2). Меняя тип проводов, длину и число параллельных линий в АВ, можно в некоторых пределах регулировать общее сопротивление R_АВ.

R_B – оценивается по формуле, где n число электродов в заземлении В, забитых на глубину а и имеющих радиус в и отстоящих друг от друга на расстоянии в 2-3 раза больше а;

ρ_г.п. – удельное сопротивление участка земли, непосредственно примыкающего к заземлению В.

Общее сопротивление питающей цепи будет равно R_AB = R_T + R_пр + R_B.

3. Исходя из силы тока I_AB и R_AB, определим параметры источника тока – напряжение и мощность:

U = I_AB ∙ R_AB P

На основании полученных расчётов должны быть подобраны соответствующие аппаратура, провода, кабели и заземлители для питающей линии.

Таблица 2

Характеристика специализированных геофизических проводов и кабелей

Провода и кабели должны обладать большой механической прочностью, иметь хорошую изоляцию, а также малое внутреннее сопротивление (R_пр мало), где Г – геофизический,

П – провод, М – медный, СМ – сталемедный, О – облегчённый, П – полиэтиленовый, В – хлорвиниловый, К – кабель, ПСРП–2 – провода сейсморазведочные полиэтиленовые. Для устройства электроразведочных установок малых размеров иногда используют полевой телефонный провод и некоторые другие в хлорвиниловой изоляции (ПВР и др.).

ЛИТЕРАТУРА

1. Блох И.М. Электропрофилирование методом сопротивлений. – М.: Госгеолтехиздат, 1962. – 240 с.
2. Бобровников Л.З., Орлов Л.И., Попов В.А. Полевая электроразведочная аппаратура: Справочник. – М.: Недра, 1986, - 223 с.
3. Жданов М.С. Электроразведка: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1986.- 316 с.
4. Инструкция по электроразведке. /М-во геологии СССР. - Л.: Недра, 1984. – 352 с.
5. Комаров В.А. Электроразведка методом вызванной поляризации. – Л.: Недра, 1972. – 341 с.
6. Корниенко В.П. Руководство к практическим занятиям по электроразведке: - Учебное пособие. – 2-ое изд. перераб. и доп. – М.: Недра, 1987. – 184 с.
7. Унгерман М.Н., Левицкий Л.П., Шерешевский С.Я. Оператор – электроразведчик: Справочник. – М.: Недра, 1989. – 220 с.
8. Электроразведка рудных полей методом заряда. /М.В. Семёнов, В.М. Сапожников и др. – Л.: Недра, 1984. – 216 с.
9. Электроразведка: Справочник геофизика. – М.: Недра, 1978. – 518 с.
10. Электроразведка: Справочник геофизика. В двух книгах. /Под ред. В.К. Хмелёвского и В.И. Бондаренко – 2-ое изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1989. – 438. – 378 с.
11. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л.Электроразведка: Учебник для техникумов. – 5-ое изд., переаб. и доп. – М.: Недра, 1988. – 395 с.
12. Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка: Учебник для вузов. – 3-е перераб. и доп. – М.: Недра, 1991. – 359 с.